автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.07, диссертация на тему:Повышение работоспособности режущих инструментов путем упрочнения импульсной магнитной обработкой

На правах рукописи

ОРЛОВ Александр Станиславович

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПУТЕМ УПРОЧНЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКОЙ

Специальность 05.02.07 - технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 С [/дг: ~г">

Иваново — 2012

005042493

005042493

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор, Полетаев Владимир Алексеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д.Ф. Устинова», заведующий кафедрой «Металлорежущие станки и инструменты»

Васильков Дмитрий Витальевич,

Егорычева Елена Валерьевна,

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В. И. Ленина», доцент кафедры «Конструирование и графика»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет путей сообщения»

Защита состоится «25» мая 2012 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.062.03 при ФГБОУ ВПО « Ивановский государственный университет» (153025, г. Иваново, пр-т Ленина, д. 136, ауд. 1).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет»

Автореферат разослан «_» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.В. Новиков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Прогресс современного машиностроительного производства приводит к ужесточению условий эксплуатации режущего инструмента и возрастанию требований, предъявляемых к его работоспособности. Быстрорежущие стали остаются одним из наиболее распространенных материалов для изготовления инструментов.

Одним из прогрессивных методов упрочнения деталей является магнитная импульсная обработка (МИО). Применяемые на практике методы магнитной обработки материалов различны как по своим физическим и технологическим принципам, так и по конструктивным исполнениям установок. Импульсная магнитная обработка отличается низкой стоимостью процесса, высокой производительностью, простотой технологии. В то же время в научных публикациях недостаточно информации о механизмах упрочнения МИО, и о трибологических эффектах данного вида обработки, что требует накопления нового теоретического и практического материала в этой области.

Работа выполнена по Госконтракту № 133.G25.31.0057 с Министерством образования и науки Российской федерации в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства.

Объект исследования: Режущие инструменты из быстрорежущей стали упрочняемые методами МИО и влияние упрочнения на изнашивание сверл.

Цель и задачи исследования. Целью работы является повышение работоспособности сверл из быстрорежущей стали путем упрочнения импульсной магнитной обработкой.

В рамках данной цели решали следующие задачи:

— выполнить аналитический обзор разработок в области упрочнения металлов методом МИО с оценкой возможности применения этого метода к различным маркам инструментальных материалов;

- разработать модель влияния МИО на прочность и износостойкость быстрорежущей стали;

— предложить варианты МИО в комбинации с применением динамических методов позиционирования инструмента в индукторе и ферромагнитных порошковых концентраторов магнитного поля;

- определить влияние МИО на стойкость сверл при обработке углеродистых качественных конструкционных и легированных конструкционных сталей и характер изнашивания режущих кромок;

— модернизировать установку МИО с целью применения разрабатываемой технологии упрочнения;

— провести лабораторные и производственные испытания сверл, упрочненных МИО согласно рекомендуемым методам и режимам.

Методы исследования. Методической и теоретической основой работы явились труды по технике и технологии упрочнения МИО, технологии машиностроения, физике твердого тела, магнетизму, теории резания, режущему инструменту. Измерения параметров резания, износа инструмента, интенсивности магнитного поля проводились в соответствии со стандартными методиками. Для обработки и анализа экспериментальных данных применяли компьютерные статистические программы.

Научная новизна работы:

1. Предложена математическая модель повышения прочности и износостойкости металла режущих инструментов методом МИО на базе описания динамики дислокационной структуры упрочняемого материала.

2. Разработан комбинированный метод МИО, включающий, помимо магнитных импульсов, одновременное использование при упрочнении динамического позиционирования инструмента и ферромагнитного порошкового концентратора магнитного поля;

Практическая значимость работы:

1. Разработаны рекомендации по применению технологии упрочнения МИО режущего инструмента из быстрорежущей стали.

2. Выполнена модернизация установки МИО для обеспечения применения метода комбинированной обработки.

3. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология автоматизированного машиностроения» ИГЭУ в лекционных спецкурсах, лабораторных практикумах, при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами направления 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель механизма повышения прочности и износостойкости режущих инструментов из быстрорежущей стали методом МИО на базе описания динамики дислокационной структуры упрочненного материшта.

2. Принцип комбинированной упрочняющей обработки МИО, включающей динамическое позиционирование обрабатываемого объекта и порошковый концентратор магнитного поля

3. Данные по оптимизации режима комбинированной МИО.

Соответствие паспорту специальности. Выводы и положения диссертации соответствуют п. 2 «Теоретические основы, моделирование и методы экспериментального исследование процессов механической и физико-технической обработки, включая процессы комбинированной обработки с наложением различных физических и химических воздействий» паспорта специальности 05.02.07 - технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

Апробация результатов работы. Основные положения диссертационной работы автор докладывал на заседаниях кафедры «Технология автоматизированного машиностроения» Ивановского государственного энергетического университета, (Иваново, 2001-2012), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Бенардосовские чтения) (Иваново, 2001, 2005, 2007, 2011), «Современная электротехнология в машиностроении» (Тула, 2001), «Актуальные проблемы машиностроения» (Владимир, 2001), «Прогрессивные технологии в современном машиностроении» (Пенза, 2007), «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (Курск, 2011); региональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Электромеханика» (Иваново, 2006).

Получено Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613391 от 27.09.06. Управление микропроцессором PIC12F629 импульсной магнитной установки УМ-ИМУ-629.

Публикации. Основные теоретические положения и результаты исследований опубликованы в 12 печатных работах, в том числе 3 публикации в изданиях, входящих в Перечень ВАК. Общий объем публикаций 2,45 п. л., лично автору принадлежит 1,35 п. л.

Реализация результатов работы. Техническая информация о результатах диссертационной работы передана ООО «Экспо-металлик». Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология автоматизированного машиностроения» ИГЭУ в лекционных спецкурсах, лабораторных практикумах, при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами направления 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 185 страницах, содержит Введение, 4 основные главы, Заключение, список литературы из 116 наименований. Работа включает 65 рисунков, 16 таблиц и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении раскрыта актуальность темы исследования. Даны аннотация работы и общая характеристика полученных результатов.

В Главе 1 содержится литературный обзор проблемы повышения эксплуатационных характеристик режущих инструментов, а также разработок в области упрочнения металлов с применением МИО. Сформулированы цель и задачи исследования, обоснован выбор исследуемых материалов.

Установлено, что из всего спектра режущих материалов применение метода МИО оправдано только для одной группы — быстрорежущие стали. Это обусловлено наличием ферромагнитного компонента и технологией изготовления сверл из быстрорежущей стали, включающей пластическую деформацию, а именно накатку канавок и скручивание. Попытки применить МИО для твердых сплавов успехом не увенчались.

Изучению вопросов теории МИО и характера происходящих при этом структурных изменений упрочняемого материала посвящены работы М.Л. Берштейна, М.А. Кривоглаза, В.Н. Пустовойта, Б.В. Малыгина, С.Н. Постникова, М.Т. Галлея, А.Д. Макарова, Ю.М. Барона и др. Эти авторы рассматривают физические принципы МИО, причины ее эффективности с точки зрения повышения эксплуатационных характеристик упрочненных изделий. В качестве возможных механизмов упоминают магнитно-стрикционное упрочнение и магнитно-дисперсное твердение металла. В то же время недостаточно полно изучен механизм повышения прочности и износостойкости металла режущих инструментов методом МИО на базе описания динамики дислокационной структуры упрочняемого материала, отсутствуют данные о характере разрушения режущих кромок упрочненным инструментом. Не отражен в литературе вопрос комбинации МИО с динамическими методами позиционирования инструмента при упрочнении и использованием ферромагнитных порошковых концентраторов магнитного поля.

В Главе 2 модернизированы и/или разработаны и изготовлены следующие установки и приборы: установка МИО, прибор для снятия микрофотографий, стенд для измерения омического сопротивления сверла, установка для заточки режущего инструмента, динамометр для измерения момента резания, а также созданы методики экспериментов на этих установках.

Объектом испытаний являлись сверла из быстрорежущей стали Р6М5 диаметром 6 мм. Режимы механической обработки для легиро-

ванных конструкционных сталей (40Х, 12Х18Н10Т): S = 0,12-0,2 мм/об, V = 6-10 м/мин; для углеродистых качественных конструкционных сталей (20, 30, 45): S = 0,18-0,22 мм/об, V = 14-18 м/мин. Эксперименты проводили на радиально-сверлильном станке 2А135 с автоматической подачей инструмента и охлаждением СОТС «Эмуль-сол ОТ» при концентрации 5 %. Были выбраны заготовки в форме пластин толщиной 15 мм.

Испытываемые сверла обрабатывали на установке МИО, конструкция которой позволяла варьировать количество импульсов (2-10), их длительность (0,1-0,2 с), время между импульсами (1-2 с) и напряженность магнитного поля (100-800 кА/м).

МИО сверл проводили с использованием ферромагнитного порошка и без него при сверлении отверстий в заготовках из сталей 20, 45, 40Х и 12Х18Н10Т; без вибрации и с вибрацией сверла во время обработки стали 30. В дальнейшем принцип комбинированной обработки был еще более усложнен: наряду с МИО одновременно использовали вибрацию обрабатываемого сверла и применяли ферромагнитные порошковые концентраторы магнитного поля.

Проводили измерения фаски износа по задней поверхности сверла через каждые 100 мм глубины сверления и на пределе стойкости сверла, а также фотографировали кромки сверла через каждые 100-300 мм глубины сверления (использовали микроскоп МИС-11 и камеру Canon PowerShot А610 5.0 MPix).

В Главе 3 предложена модель механизма повышения прочности и износостойкости режущих инструментов из быстрорежущей стали импульсной магнитной обработкой на базе описания динамики дислокационной структуры.

Согласно дислокационной теории, в процессе усталостного разрушения металла действуют три стадии.

В начальной стадии под действием переменных нагрузок в металле происходит накопление упругих искажений кристаллической решетки за счет увеличения плотности дислокаций и возникновения субмикроскопических трещин (1-я стадия усталости). Вторая стадия разрушения связана с необратимыми искажениями кристаллической решетки в процессе массового выхода дислокаций на поверхность, нарушаются межатомные связи, субмикроскопические трещины перерастают в микротрещины.

Третья стадия усталостного разрушения (стадия необратимой повреждаемости), связанная с ростом числа и длины микротрещин и с последующим образованием магистральной трещины, приводит к раз-

рушению. Продолжительность этих стадий у разных металлов различная. Следовательно, долговечность детали определяется процессом превращения зародышевой субмикроскопической трещины в макротрещину, рост которой приводит к разрушению детали.

Пусть имеем систему из двух рядом расположенных зерен 1 и 2. Величина переданных из одного зерна 1 в зерно 2 растягивающих напряжений (по благоприятной плоскости) изменяется с расстоянием от границы зерен. В некоторой точке X зерна 1 эти напряжения будут равны:

=q-cre+(CT-a0Xd/200'5' (1 >

где стх - напряжение для образования новой субмикротрещины в зерне П; q - коэффициент концентрации растягивающих компонент напряжений а q в конце ранее образовавшейся трещины в зерне 1; а —

приведенное касательное внешнее напряжение превышающее предел текучести сплава; d - средний диаметр зерна; £ - расстояние от границы зерна до рассматриваемой точки X по благоприятной плоскости ; Oq - напряжение сопротивления движущимся дислокациям со стороны

растворенных атомов и дисперсных фаз в матрице, дислокационного леса и субграниц, а также напряжения трения Пайерлса-Набарро.

ст0 = <*Г1 + ' (2)

где од - напряжение Пайерлса-Набарро

„ Ь -2ti(W /Ь)

On - а -О---е

W (3)

где а- коэффициент, зависящий от геометрии дислокации; G - модуль сдвига матрицы; b - вектор Бюргерса; W— ширина дислокации.

Напряжение °п необходимо для того, чтобы осуществить старт незаблокированной прямолинейной дислокации в кристалле, ст D = а, • G • b Vp~ (4)

9

где crD - напряжение, необходимое для продолжения пластической деформации; а| - коэффициент, зависящий от кристаллографической структуры металла; р - плотность дислокаций.

Уравнение (4) позволяет расчитать напряжение, необходимое для продолжения пластической деформации

Отличие предлагаемой модели заключается в двух моментах: 1) концентрация напряжений растяжения на границе зерна усиливается присутствием в этом месте уже готовой трещины;

2) образование субмикротрещины в соседнем зерне происходит за счет превышения создавшегося напряжения сгх над прочностью

зерна.

Отсюда вытекает очень важное условие образования трещины (скола) в соседнем зерне: напряжение 0х должно достигнуть критической величины, равной величине теоретической прочности, которая согласно основным положениям линейной механики, равна (у • Е / а)0'5 -Если ох = (у - Е / а)0'5 > то создаются все условия для возникновения новой трещины в зерне 2 как прямого следствия уже имеющейся трещины и развития скольжения в зерне 1. При росте внешнего напряжения этот процесс может распространяться на ряд других зерен (зерно 3 и т.д.) до тех пор, пока общая сумма длин элементарных трещин не составит величину магистральной макротрещины. Рассмотренный дислокационный механизм образования и роста трещины в металле, не упрочненном МИО, позволяет определить критерий разрушения:

а х = 8 • ае + (а - а0 Х<1 / 2£)0'5 = (УЕ / а)0-5 (5)

Этот критерий количественно связывает теоретическую прочность со структурно-дислокационными обстоятельствами развития скольжения; возникновения и распространения трещины.

Теперь рассмотрим механизм развития микротрещин в металле, упрочненном импульсной магнитной обработкой. В результате МИО происходит образование субзерен в зернах исходной структуры. Считаем, что в поверхностном слое металла уже имеются микротрещины, возникшие в результате пластической деформации при изготовлении резцов из быстрорежущей стали.

При увеличении внешнего напряжения (например, при резании металла) на границе между зерном I и субзерном 1 в зерне 2 возникает концентрация растягивающих напряжений. В результате МИО происходит уменьшение граничной энергии на границах зерен и потому они становятся более устойчивы к межзеренному разрушению. Кроме того, в результате дробления исходного зерна возникли новые малоугловые и специальные границы субзерен. Эти границы являются менее жесткими барьерами для дислокаций по сравнению с границами зерен, и поэтому они менее эффективные концентраторы напряжений. Это значит, что напряжение растяжения в конце полосы скольжения будет

значительно ниже. Напряжение стх в точке X субзерна 1 зерна 2 не достигнет критической величины и не создадутся условия для продолжения трещины в субзерне 2 и далее в субзерне 3 зерна 2.

Расчетами установлено: для исходного материала (без термообработки и МИО) 0п =1,3 МПа; для пластически обработанного материала сгп = 7,5 МПа; для пластически обработанного и подвергнутого МИО а = 45 МПа. Это значит, что для осуществления старта неза-

блокированной прямолинейной дислокации необходимо приложить к кристаллу напряжение не менее 1,3 МПа; 7,5 МПа и 45 МПа.

Таким образом, МИО увеличивает критическое разрушающее напряжение и уменьшает возможность образования новых и развитие уже имеющихся микротрещин за счет увеличения напряжения сопротивления движению дислокаций в сплаве.

Были проведены эксперименты, подтверждающие предложенную модель механизма повышения прочности и износостойкости режущих инструментов из быстрорежущей стали импульсной магнитной обработкой на базе описания динамики дислокационной структуры. О формировании субзеренной (доменной) структуры судим по изменению физического уширения на дифрактограммах при рентгенострук-турном анализе металла, который проводился на дифрактометре рентгеновском типа ДРОН-4 с использованием фокусировки по Брэггу-Бренталю. Подтверждено изменение размеров областей когерентного рассеяния и плотности дислокаций в результате МИО. Проведено измерение омического сопротивления материала сверл после МИО. Сверла обрабатывались МИО с напряженностью магнитного поля 500 кА/м, количеством импульсов 2-10, длительностью импульса-0,1 с. Измерение омического сопротивления материала сверл после МИО показало значительное его увеличение в течение первых трех импульсов и незначительное его последующее увеличение.

Это значит, что МИО приводит к увеличению количества дефектов (плотности дислокаций) в материале сверла. Дальнейшее увеличение количества импульсов лишь незначительно увеличивает рост омического сопротивления. Поэтому эксперименты по исследованию влияния импульсной магнитной обработки на стойкость сверл необходимо проводить при количестве импульсов не более трех.

В главе 4 представлены результаты исследований влияния импульсной магнитной обработки на стойкость и величину износа фаски задней поверхности сверл диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 при резании углеродистых качественных конструкционных сталей (20, 30, 45) и легированных конструкционных сталей (40Х, 12Х18Н10Т).

Проведены исследования относительной стойкости сверл, обработанных и не обработанных МИО напряженностью магнитного

поля 100-800 кА/м, количеством импульсов 3, длительностью импульса - 0,1 с ферромагнитным порошком при сверлении стали45. Исследования показали наибольшую относительную стойкость сверл при МИО напряженностью магнитного поля 500 кА/м. Далее все исследования с использованием ферромагнитного порошка проводились МИО напряженностью магнитного поля 500 кА/м.

На рис.1 показана зависимость износа задних поверхностей кромок сверла диаметром 6 мм сверла из быстрорежущей стали Р6М5 от суммарной глубины сверления при обработке стали 45 при МИО с применением ферромагнитного порошка с Н =500 кА/м и с разным количеством импульсов.

Рис.1. Зависимость износа фаски задних поверхностей кромок сверл диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 от суммарной глубины сверления при обработке стали 45 при МИО с применением ферромагнитного порошка с Н =500 кА/м: 0 - без обработки МИО;1 — с МИО и одним импульсом; 3-е МИО и тремя импульсами; 5 — с МИО и пятью импульсами; 7-е МИО и семью импульсами

Анализ рис. 1. показывает, что при обработке стали 45 износ задних поверхностей кромок сверла при обработке МИО с применением ферромагнитного порошка напряженностью Н=500 кА/м и с разным количеством импульсов находится в пределах 0,34-0,42мм, а суммарная глубина сверления в пределах 800-1200 мм. Причем наименьший износ фаски задней поверхности сверла происходит при количестве импульсов равным трем.

Эксперименты по измерению крутящего момента при обработке деталей из стали 45 показали, что наименьший крутящий момент

возникает при обработке сверлами, обработанными Н = 500 кА/М с применением ферромагнитного порошка и количестве импульсов равным трем.

На рис.2, представлены фотографии износа фасок задней поверхности кромок сверл, упрочненных МИО с применением ферромагнитного порошка при обработке стали 45.

в)

Рис.2. Фотографии износа фасок задних поверхностей кромок сверл, упрочненных МИО с применением ферромагнитного порошка при обработке стали 45: а) - без износа; б) - без упрочнения МИО; в) - упрочненных МИО (увеличение х40)

На основании полученных результатов проведенных экспериментов все дальнейшие исследования со сталями 20, 40Х, 12Х18Н10Т проводились при режимах МИО с применением ферромагнитного порошка для сверл 0 6 мм из стали Р6М5: напряженность магнитного поля Н=500 кА /м; количество импульсов 3.

На рис. 3-5 показаны зависимости износа величины фасок задних поверхностей кромок сверл от суммарной глубины сверления

при МИО с Н - 500 кА/М и тремя импульсами сверлами диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 при обработке стали 20,40Х и 12Х18Н10Т:

Рис. 3. Зависимость износа величины фасок задних поверхностей кромок сверл от суммарной глубины сверления при МИО с Н = 500 кА/М и тремя импульсами сверлами диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 при обработке стали 20: 1 - МИО с ферромагнитным порошком; 2 - МИО без ферромагнитного порошка; 3 - без МИО

Суммарная глубина сверления, Н, мм, »10*

Рис.4. Зависимость износа величины фасок задних поверхностей кромок сверл от суммарной глубины сверления при МИО с Н = 500 кА/М и тремя импульсами сверлами диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 при обработке стали 40Х: I - МИО с ферромагнитным порошком; 2 - МИО без ферромагнитного порошка; 3 — без МИО

о. в

о 2 4 в 8 10

Суммарная глубина сверления, Н, мм, *102

Рис. 5. Зависимость износа величины фасок задних поверхностей кромок сверл от суммарной глубины сверления при МИО с Н = 500 кА/М и тремя импульсами сверлами диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 при обработке стали 12Х18Н10Т: 1 - МИО с ферромагнитным порошком; 2 - МИО без ферромагнитного порошка; 3 - без МИО

Имеется различие в величине износа задних поверхностей кромок сверл и в суммарной глубине сверления при обработке разных сталей.

При обработке стали 20 величина износа задней поверхности кромки без упрочнения МИО составляет 0, 35 мм, стали 40Х-0,4 мм, стали 12Х18Н10Т — 0,48 мм. После упрочнения МИО без использования ферромагнитного порошка величина износа составляет, соответственно - 0,3 мм, 0,35 мм и 0,42 мм для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т. Использование ферромагнитного порошка при упрочнении сверл приводит к уменьшению износа фасок задней поверхности кромки сверл до 0,27 мм, 0,32 мм и 0,36 мм, соответственно, для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т.

При обработке стали 20 суммарная глубина сверления без упрочнения МИО составляет 800 мм, стали 40Х-600 мм, стали 12Х18Н10Т — 550 мм. После упрочнения МИО без использования ферромагнитного порошка суммарная глубина сверления составляет, соответственно - 1150 мм, 900 мм и 750 мм для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т. При использовании ферромагнитного порошка суммарная глубина сверления составляет 1250 мм, 950 мм и 800 мм, соответственно, для сталей 20, 40Х и 12Х18Н ЮТ

В исследованиях по испытанию сверл на стойкость использовались также следующие виды упрочнения МИО: с вибрацией и без виб-

рации испытуемого сверла. При упрочнения МИО с вибрацией сверло опускалось в магнитную катушку и под воздействием магнитного поля совершало колебания.

При обработке стали 30 суммарная глубина сверления без упрочнения МИО составляет 1000 мм. После обработки МИО без вибрации и с вибрацией суммарная глубина сверления составляет, соответственно, 1300 мм и 1500 мм.

Далее испытываемые сверла обрабатывались МИО с напряженностью магнитного поля в пределах 100-800 кА/М и количеством импульсов 2-10 в комбинации с применением динамических методов позиционирования инструмента (с вибрацией) сверла при упрочнении и ферромагнитных порошковых концентраторов магнитного поля при последующем сверлении отверстий в заготовках из стали 30.

На основе априорных данных выбраны основные уровни факторов х ], X 2 (напряженность магнитного поля Н, и количество импульсов 0 и интервалы их варьирования. В качестве критерия оптимизации была выбрана напряженность магнитного поля Н. Были использованы методы математического планирования экспериментов. Для определения оптимального режима обработки данных применяли метод «крутого восхождения». Анализ результатов показывает, что зона оптимума лежит в пределах изменения факторов: напряженность магнитного поля Н=415 кА /м; количество магнитных импульсов 1 =4; длительность импульса - 0,1 с; промежуток времени между импульсами - 1 с.

На рис. 6 показана зависимость износа фаски задней поверхности сверла диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 от суммарной глубины сверления при обработке стали 30 МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка.

Экспериментами установлено, что при обработке стали 30 сверлами, упрочненными МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка, суммарная глубина сверления без упрочнения МИО составляет 800мм. После обработки МИО суммарная глубина сверления составляет 1300 мм. Величина износа задней поверхности кромки без упрочнения МИО составляет 0,42мм, а после упрочнения МИО - 0,34 мм.

Производственные испытания сверл, упрочненных импульсной магнитной обработкой в соответствии с рекомендуемыми методами и режимами, проведенные на ООО «Экспо-металлик», показали увеличение стойкости сверл в 1,6 раза.

о Б 10 16 20

Суммарная глубина сверления, Н, мм, *102

Рис.6. Зависимость износа фаски задней поверхности сверла диаметром 6 мм из быстрорежущей стали Р6М5 Р6М5 .упрочненного МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка от суммарной глубины сверления при обработке стали 30: I - МИО с вибрацией и ферромагнитным порошком 2 - МИО без вибрации и ферромагнитного порошка; 3 - без МИО

Основные результаты и выводы:

1. Проведен аналитический обзор разработок в области упрочнения металлов методом МИО с оценкой возможности применения этого метода к отдельным маркам инструментальных материалов. Установлено, что из всего спектра режущих материалов применение метода МИО оправдано только для одной группы - быстрорежущие стали. Это обусловлено наличием ферромагнитного компонента и технологией изготовления сверл из быстрорежущей стали, включающей

пластическую деформацию, а именно накатку канавок и скручивание. Попытки применить МИО для разных типов твердых сплавов успехом не увенчались. Выявлено, что в научных работах, посвященных изучению вопросов МИО и характера происходящих при этом структурных изменений, рассматриваются физические принципы МИО, вопросы ее эффективности с точки зрения повышения эксплуатационных характеристик деталей и инструментов. В качестве возможных механизмов упоминают магнитно-стрикционное упрочнение и магнитно-дисперсное твердение металла.

2. Сделана попытка объяснения механизма повышения прочности и износостойкости металла режущих инструментов , упрочненного импульсной магнитной обработкой. При упрочнении импульсной магнитной обработкой в стали происходит формирование внутри исход-

ного зерна новых субзерен (доменов), создание организованных дислокационных построений внутри субзерен и на их границах, препятствующих выходу подвижных дислокаций при действии приложенных напряжений, приводит к увеличению сопротивления сдвига, т.е. к увеличению прочности.

3. Разработан метод МИО в комбинации с применением динамических методов позиционирования инструмента при упрочнении и ферромагнитных порошковых концентраторов магнитного поля. Установлено, что оптимальными режимами МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка для сверл 0 6 мм из марки стали Р6М5 при сверлении отверстий в образцах из стали 30 являются: напряженность магнитного поля Н = 415 кА /м; количество магнитных импульсов t = 4; длительность импульса - 0,1 с; промежуток времени между импульсами — 1 с.

4. Определено влияние МИО на стойкость сверл при обработке углеродистых качественных конструкционных и легированных конструкционных сталей и характер изнашивания режущих кромок.

Установлено, при сверлении стали 20 суммарная глубина сверления без упрочнения МИО составляет 800 мм, стали 40Х-600 мм, стали 12Х18Н10Т - 550 мм. После упрочнения МИО без использования ферромагнитного порошка суммарная глубина сверления составляет, соответственно, - 1150 мм, 900 мм и 750 мм для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т. Использование ферромагнитного порошка увеличивает суммарную глубину сверления до 1250 мм, 950 мм и 800 мм, соответственно, для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т. Установлено, при сверлении стали 20 величина износа задней поверхности кромки без упрочнения МИО составляет 0, 35 мм, стали 40Х-0,4 мм, стали 12Х18Н10Т - 0,48 мм. После упрочнения МИО без использования ферромагнитного порошка величина износа составляет, соответственно - 0,3 мм, 0,35 мм и 0,42 мм для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т. Использование ферромагнитного порошка при упрочнении сверл приводит к уменьшению износа фасок задней поверхности кромки сверла до 0,27 мм, 0,32 мм и 0,36 мм, соответственно, для сталей 20, 40Х и 12Х18Н10Т.

При сверлении стали 30 суммарная глубина сверления без упрочнения МИО составляет 1000 мм. После обработки МИО без вибрации и с вибрацией суммарная глубина сверления составляет, соответственно, 1300 мм и 1500 мм, а после упрочнения МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка—1600 мм.

При сверлении стали 30 величина износа задней поверхности кромки без упрочнения МИО составляет 0, 6 мм, после упрочнения МИО без вибрации и вибрацией величина износа составляет, соответ-

ственно, 0,5 мм и 0,48 мм, а после упрочнения МИО с применением комбинации вибрации и ферромагнитного порошка величина износа задней поверхности кромки- 0,46 мм.

5. Модернизированы, разработаны конструкции и изготовлены следующие установки: импульсная магнитная, микрофотографическая, для измерения омического сопротивления сверла, для заточки режущего инструмента, для измерения момента резания.

6. Производственные испытания сверл, упрочненных импульсной магнитной обработкой в соответствии с рекомендуемыми методами и режимами, на ООО «Экспо-металлик» показали увеличение стойкости сверл в 1,6 раза.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Орлов A.C., Полетаев В.А. Упрочнение сверл методом импульсной магнитной обработки // Вестник ИГЭУ. - 2006. — Вып. 3. — С. 27-28. (автора - 0,1 п.л.)

2. Орлов A.C. Повышение износостойкости сверл методом импульсной магнитной обработки // Вестник ИГЭУ. - 2007. — Вып. 3. — С. 54-55. (автора - 0,25 п.л.)

3. Полетаев В.А., Марков М.Г., Красильникьянц Е.В., Орлов A.C. Импульсная магнитная установка для упрочнения режущих инструментов. //Вестник ИГЭУ. - 2011. — Вып. 4. — С. 3539. (автора - 0,05 п.л.)

4. Полетаев В.А., Басыров И.З., Орлов A.C., Севрюгин Д.П. О природе разрушения поверхности металла упрочненного импульсной магнитной //Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Современная электротехнология в машиностроении» Тула, 4—5 июня 2001. — Тула :ТулГу, 2001 — С.411-416. (автора- 0,05 п.л.)

5. Полетаев В.А., Воробьев В.Ф., Басыров И.З., Орлов A.C. Обеспечение качества поверхностей при импульсной магнитной обработке.// Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Актуальные проблемы машиностроения» Владимир, 15—17 мая 2001. — Владимир : ВГУ, 2001. — С .71-73. (автора-0,05 п.л.)

6. Полетаев, В.А., Воробьев В.Ф., Орлов A.C., Такендо Д. Формирование поверхностного слоя при упрочняющей обработке // Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» Иваново, 4—6 июня 2001. — Иваново : ИГЭУ, 2001. —Т.2 —С. 210. (автора-0,05 п.л.)

7. Орлов, A.C., Полетаев В.А. Упрочнение сверл из Р6М5 импульсной магнитной обработкой // Мат-лы докладов междунар. на-уч.-технич. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» Иваново, 1—3 июня 2005 г. — Иваново : ИГЭУ, 2005. — Т. 2.

— С. 153. (автора - 0,05 п.л.)

8. Большаков, A.C., Полетаев В.А., Орлов A.C. Исследование упрочнения режущих кромок сверла импульсной магнитной обработкой // Мат-лы докладов региональной науч.-технич. конф. студентов и аспирантов «Электромеханика» Иваново, 16—18 апреля 2006 г.

— Иваново : ИГЭУ. - С. 28. (автора - 0,05 пл.).

9. Орлов, A.C. Исследование влияния импульсной магнитной обработки на стойкость режущего инструмента // Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии». Иваново, 29—31 мая 2007 г. — Иваново : ИГЭУ, 2007.— Т. 2. — С. 162. (автора - 0,1 п.л.)

10. Орлов, A.C. Исследование на износостойкость сверл, упрочненных импульсной магнитной обработкой // Прогрессивные технологии в современном машиностроении: сб. статей III Междунар. науч.-технич. конф. Пенза, 14—16 июня 2007 г. — Пенза : ПГТУ, 2007.

— С. 35-37, (автора - 0,2 пл.)

11. Орлов, A.C., Полетаев В.А. Исследование влияния магнитного поля на стойкость режущего инструмента // Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях». Курск, 19—21 мая 2011 г. - Курск: ЮгЗапГУ, 2011,—С. 286-289, (автора-0,1 пл.)

12. Орлов A.C., Полетаев В.А. Исследование упрочнения режущих инструментов импульсной магнитной // Мат-лы докладов междунар. науч.-технич. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии». Иваново, 1—3 июня 2011 г. Иваново: ИГЭУ, 2011. — Т. 3. — С. 274-276, (автора - 0,1 п.л.)

Объекты интеллектуальной собственности

1. Свидетельство РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2006613391 от 27 сентября 2006. Управление микропроцессором PIC12F629 импульсной магнитной установки УМ-ИМУ-629 // Марков, М.Г., Полетаев В.А., Зайцев A.A., Третьякова Н.В., Орлов A.C.

ОРЛОВ Александр Станиславовна

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПУТЕМ УПРОЧНЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКОЙ

Специальность 05.02.07 — технология и оборудование механической и физико-технической обработки

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать: 20.04.2012 г. Формат 60x84 1/16. Печать плоская. Усл. печ.л.1.16 Тираж - 100 экз. Заказ ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический уни-, верситет им. В.И.Ленина» 153003. Иваново, ул. Рабфаковская ,34. Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ

61 12-5/2739

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени В.И. ЛЕНИНА»

На правах рукописи

ОРЛОВ АЛЕКСАНДР СТАНИСЛАВОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ ПУТЕМ УПРОЧНЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКОЙ

Специальность: 05.02.07 - Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель доктор технических наук, профессор В.А. Полетаев

Иваново 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Состояние вопроса и постановка задачи исследования 8

1.1. Основные типы сверл и область их применения 8

1.2. Существующие методы упрочняющей обработки, применяемые

для повышения работоспособности режущих инструментов 14

1.3. Упрочнение режущих инструментов магнитно-импульсной обработкой 18

1.3.1. Установки для магнитно-импульсной обработки деталей 18

1.3.2. Особенности обработки режущих инструментов импульсным магнитным полем 23

1.3.3. Характер структурных изменений в металлах под воздействием магнитного поля 30

ВЫВОДЫ по главе 40

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ 42

ГЛАВА ВТОРАЯ. Конструкторская часть 43

2.1. Разработка конструкции импульсной магнитной установки и магнитного индуктора 43

2.1.1. Конструкция импульсной магнитной установки 43

2.1.2. Разработка конструкции магнитного индуктора 45

2.2. Конструирование приспособления для измерения омического сопротивления сверла 59

2.3. Разработка установки для заточки режущего инструмента 61

2.4. Разработка конструкций установок для фотографирования режущего инструмента 62

2.4.1. Конструирование опоры цифровой фотокамеры для микрофотографирования 62

2.4.2. Конструирование приспособления для фотографирования 63 режущей части сверла

2.5. Разработка установки для измерения момента резания 64

2.6. Методики проведения экспериментальных исследований 65

2.6.1. Измерение омического сопротивления материала сверла 65

2.6.2. Проведение эксперимента по измерению намагниченности материала сверл 66

2.6.3. Методика проведения экспериментов по изучению влияния импульсной магнитной обработки на износ сверл 67

ВЫВОДЫ по главе 69

ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Разработка дислокационного механизма разрушения металла режущих кромок сверл, упрочненных импульсной магнитной 70 обработкой

3.1. Исследование изменений размеров областей когерентного рассеяния под действием магнитно-импульсной обработки. 70

3.2. Дислокационные аспекты формирования качества поверхностного слоя и их роль в повышении долговечности

86

режущих инструментов

3.3. Энергетический анализ влияния магнитного поля на механиче-

ские свойства стали 88

3.4. Механизм возникновения дислокаций под действием импульсного магнитного поля 94

3.5. Дислокационный механизм развития трещин в матрице сплава 96

3.6. Измерение омического сопротивления материала сверла 105

3.7. Проведение экспериментов по измерению намагниченности материала сверл 106 ВЫВОДЫ по главе 107

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ. Научно-исследовательская часть 108

4.1. Проведение экспериментальных исследований по влиянию импульсной магнитной обработки на износ режущих инструментов при сверлении стали 45 108

4.2. Проведение экспериментальных исследований по влиянию импульсной магнитной обработки на износ режущих инструментов

при сверлении сталей 20, 40Х и 12Х18Н1 ОТ 118

4.3. Проведение экспериментальных исследований по влиянию импульсной магнитной обработки на износ режущих инструментов

при сверлении стали 30 132

4.3.1. Постановка задачи проведения экспериментов по оценке влияния импульсной магнитной обработки на износ режущего инструмента 140

4.3.1.1. Математическое описание процесса влияния метода импульсной магнитной обработки на стойкость сверл моделью 1-го порядка 141

4.3.1.2. Исследование зоны оптимальных режимов метода импульсной магнитной обработки на стойкость сверл полиномом 2-го порядка 148

4.4. Проведение производственных испытаний режущих инструментов, упрочненных импульсной магнитной обработкой. 155

ВЫВОДЫ по главе 156

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 159

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 162

ПРИЛОЖЕНИЕ 174

ВВЕДЕНИЕ

Прогресс современного машиностроительного производства тесно связан с интенсификацией процессов механической обработки, что приводит к ужесточению условий эксплуатации режущего инструмента и возрастанию требований, предъявляемых к его работоспособности. Быстрорежущие стали являются одним из наиболее распространенных материалов для изготовления различного вида инструментов. Поскольку режущий инструмент работает в коррозионной среде и с высокой нагрузкой, то он испытывает большой износ, что приводит к быстрому затуплению его режущих кромок.

Одним из прогрессивных методов упрочнения деталей является магнитная обработка. Магнитную обработку используют в машиностроении для обработки различных деталей, конструкций и сборочных единиц; заклепочных, сварных и резьбовых соединений; зубчатых и червячных передач; опорных устройств и муфт; рессор и пружин; стальных канатов и тросов грузоподъемных машин; пильчатой гарнитуры чесальных машин, режущего инструмента и т.д. для повышения их стойкости и надежности работы.

Применяемые на практике методы магнитной обработки материалов различны как по своим физическим и технологическим принципам, так и по конструктивным исполнениям установок.

Магнитно-импульсная обработка является относительно новым и перспективным методом обработки режущего инструмента. Режущий инструмент обрабатывают как постоянным магнитным: полем, так и магнитно-импульсным полем напряженностью 100-2000 кА/м, при длительности импульса 0,1-4,5 с. Время и величина напряженности магнитного поля зависит от материала инструмента и его размеров. При этом стойкость инструмента, обработанного в магнитном поле, повышается в 2-4 раза.

При магнитной обработке инструмента из быстрорежущей стали, повышается микротвердость инструмента и снижается поверхностное натяжение

смазочного материала. При взаимодействии трущихся поверхностей в поверхностном слое снижаются растягивающие напряжения, увеличиваются удерживающие смазочный материал напряжения, возрастает дисперсность блоков мозаики поверхностного слоя металла, повышается закрепление в пограничном слое легирующих элементов, таких, например, как вольфрам, углерод, молибден, ванадий и др. При этом повышается теплопроводность материала, увеличивается скорость отвода тепловых потоков при жидкостном охлаждении, возрастает поляризация органических компонентов смазочного материала, увеличивается адгезия смазочного материала на металлической поверхности и ускоряется отвод теплоты из узлов трения.

Внедрение магнитной обработки в технологический процесс изготовления режущего инструмента представляется возможным и целесообразным. Низкая стоимость, высокая производительность, простота технологии магнитной обработки, высокий уровень безопасности и экономический эффект позволяют рекомендовать использование ее при изготовлении режущего инструмента.

В то же время в научных публикациях недостаточно информации о механизмах упрочнения МИО, и о трибологических эффектах данного вида обработки, что требует накопления нового теоретического и практического материала в этой области.

Работа выполнена по Госконтракту № 133.G25.31.0057 с Министерством образования и науки Российской федерации в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства.

Научная новизна:

1. Предложена математическая модель повышения прочности и износостойкости металла режущих инструментов методом МИО на базе описания динамики дислокационной структуры упрочняемого материала.

2. Разработан комбинированный метод МИО, включающий, помимо магнитных импульсов, одновременное использование при упрочнении динамиче-

ского позиционирования инструмента и ферромагнитного порошкового концентратора магнитного поля;

Практическая значимость:

1. Разработаны рекомендации по применению технологии упрочнения МИО режущего инструмента из быстрорежущей стали.

2. Выполнена модернизация установки МИО для обеспечения применения метода комбинированной обработки.

3. Результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре «Технология автоматизированного машиностроения» ИГЭУ в лекционных спецкурсах, лабораторных практикумах, при выполнении курсовых и дипломных проектов студентами направления 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Соответствие паспорту специальности. Выводы и положения диссертации соответствуют п. 2 «Теоретические основы, моделирование и методы экспериментального исследование процессов механической и физико-технической обработки, включая процессы комбинированной обработки с наложением различных физических и химических воздействий» паспорта специальности 05.02.07 - технология и оборудование механической и физико-технической обработки.

Методы исследования. Задачи решались с помощью теоретических и экспериментальных методов. Методической и теоретической основой работы явились труды по технике и технологии упрочнения МИО, технологии машиностроения, физике твердого тела, магнетизму, теории резания, режущему инструменту. Измерения параметров резания, износа инструмента, интенсивности магнитного поля проводились в соответствии со стандартными методиками. Для обработки и анализа экспериментальных данных применяли компьютерные статистические программы.

ГЛАВА ПЕРВАЯ. Состояние вопроса и постановка задачи исследования

1.1. Основные типы сверл и область их применения

Работоспособность - состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией (ГОСТ 13377).

Применительно к механической обработке сверлением, работоспособность режущего инструмента - это возможность сверления отверстий с заданным качеством обработанной поверхности без разрушения инструмента.

Стойкость - это время работы режущего инструмента от начала работы до переточки, в некоторых случаях, это общее время работы инструмента, исключая время переточек.

Инструмент во время работы изнашивается. Износ является показателем работоспособности, а именно его критическое значение, после достижения которого наступает быстрое разрушение режущего инструмента. Сверла изнашиваются по задней поверхности, по ленточке, по уголкам режущих кромок, по перемычке (вспомогательной режущей кромке).

В настоящее время существует множество различных способов обработки отверстий в зависимости от необходимой конструкции, точности и шероховатости обработанной поверхности: от простого сверления до сложнейшего технологического процесса, включающего в себя несколько операций, выполняемых различными инструментами и на различном оборудовании. Основные типы сверл и область их применения [1] приведены в табл. 1.1.

Для получения более точных отверстий и качественной их поверхности применяют сверла повышенной жесткости с направляющими ленточками на каждой режущей кромке (четырехленточные сверла).

Таблица 1.1.Основные типы сверл

Типы сверл Применение

Сверла центровочные комбинированные (ГОСТ 14952) Сверление центровочных отверстий и надсверливание.

Сверла перовые Сверление отверстий в поковках и отливках из твердых материалов, когда требуется повышенная жесткость инструмента. Сверление неглубоких отверстий на револьверных станках и автоматах.

Сверла пластинчатые Сверление отверстий на токарных сверлильных, револьверных и расточных станках.

Сверла спиральные Сверление и рассверливание отверстий различных глубины и конфигураций в деталях из различных материалов.

Сверла для глубокого сверления Сплошное и кольцевое сверление, для которого характерно принудительное удаление стружки из зоны резания и вращение заготовки в процессе сверления.

Сверла кольцевые Сверления отверстий в тонкостенных деталях.

Сверла комбинированные Выполнение нескольких совмещенных операций, сверление отверстий на агрегатных станках и автоматических линиях.

При эксплуатации многошпиндельного и автоматизированного оборудования длинная сливная стружка закрывает доступ охлаждающей жидкости к режущим кромкам, препятствуя отводу теплоты, что вызывает спекание и налипание стружки. Для обеспечения нормальной работы в сверлах предусматривают стружкодробящие элементы. В практике используют сверла с

подводом в зону резания охлаждающей жидкости, способствующей принудительному удалению измельченной стружки. Сверла, используемые на автоматических линиях и агрегатных станках, изготовляют с удлиненными цилиндрическими хвостовиками, укороченной вдвое рабочей частью и сердцевиной увеличенной толщины.

Всем известные спиральные сверла были разработаны еще в середине XIX века. В то время они делались еще из обычной конструкционной легированной стали. Шло время, были открыты различные материалы, которые уже невозможно было обработать такими сверлами. Тогда, в начале прошлого столетия, спиральные сверла стали изготавливать из быстрорежущей стали, которая и по сей день используется для изготовления данного инструмента.

Одновременно с этим, стали разрабатываться новые конструкции и геометрии заточки сверл, производительность спиральных быстрорежущих сверл с помощью нанесения на рабочую часть специальных покрытий повышалась.

Во время Второй Мировой войны были созданы материалы повышенной твердости, которые не поддавались обработке обычными быстрорежущими сверлами даже с покрытиями. Поэтому было принято решение создать спиральное сверло из такого материала, чтобы оно могло обработать твердые материалы. Это сверло было сделано из твердого сплава. Сегодня такие сверла используются наравне с быстрорежущими на любом машиностроительном предприятии. При этом в качестве экономичной альтернативы была предложена конструкция спирального сверла, режущие кромки которого были оснащены твердым сплавом, а хвостовик был сделан из обычной конструкционной стали. Также были предложены сверла, оснащенные сменными многогранными пластинами (СМП). Здесь можно выделить три прогрессивных вида конструкции:

1. Сверло с прямыми и винтовыми стружечными канавками;

2. Система Т-АТ со сверлильными вставками;

3. Система ЕсоСи!

Система Т-АТ со сверлильными вставками предоставляет пользователям большие возможности для высокопроизводительного сверления. Использование взаимозаменяемых режущих пластин в противоположность общепринятым быстрорежущим сверлам избавляет от излишней переточки. Самоцентрирующаяся вершина сверла, оптимальная геометрия режущих кромок и возможность использования при обработке отверстий большой глубины - это всего лишь некоторые преимущества данной системы. Обширная номенклатура стандартных инструментов позволяет обрабатывать отверстия диаметром от 9,5 до 114 мм.

Разнообразные и эффективные инструменты серии EcoCut используются для токарной и сверлильной обработки. Используя только один инструмент, можно осуществить четыре операции, такие как: сверление в сплошном материале, внутренняя и внешняя токарная обработка, и токарная обработка внешних контуров. Сверла с СМИ, предназначенные для экономичной работы, определяют преимущества производительного сверлильного инструмента. Благодаря специальной конструкции и геометрии сменных многогранных пластин стало возможным обрабатывать отверстия очень большой глубины без осевых направляющих, сохраняя при этом качество сверления.

Материалы, из которых изготовляют сверла, делятся на два типа:

-быстрорежущие стали;

-твердые сплавы.

Основным легирующим элементом быстрорежущих сталей является вольфрам. Например, в быстрорежущей стали Р18 содержание его порядка 18%.. Согласно справочной литературе, наиболее применяемая быстрорежущая сталь Р6М5.0на применяется для обработки углеродистых и среднелегирован-ных конструкционных сталей с обычными скоростями резания. Применяются также и другие марки быстрорежущей стали, это: Р9, Р6МЗ, 10Р6М5, Р18Ф2 и другие.

На рис. 1.1. показана геометрия рабочей части сверла с нормальной заточкой из быстрорежущей стали.

Рис.1.1. Геометрия рабочей части сверла с нормальной заточкой из быстрорежущей стали

Для изготовления сверл используется и твердый сплав. Наиболее широко применяются пластины из твердого сплава, которые напаиваются на рабочие части инструмента, но имеют место и сверла целиком изготовленные из него. Если рассматривать вариант сверления неглубоких отверстий в сплошном материале, то реко